ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА НА ГРУЗОВОМ ТРАНСПОРТЕ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК-62.1

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА НА ГРУЗОВОМ ТРАНСПОРТЕ

Дундуков Никита Дмитриевич, студент 3 курса Института механики и энергетики имени В.П. Горячкина,

Шавырин Антон Максимович, студент 3 курса Института механики и энергетики имени В.П. Горячкина, Научный руководитель: Коротких Юлия Сергеевна, кандидат экономических наук, старший преподаватель Института механики и энергетики имени В.П. Горячкина; ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Российская Федерация

Аннотация: В данной статье рассматривается проблема дефицита ресурсов и ее решение за счет применения альтернативных источников энергии. Авторы рассматривают вопрос использования электроэнергии (электродвигателя) как замены природному топливу на грузовом транспорте. Даны характеристики основных достоинств и недостатков использования альтернативных видов топлив, а также уменьшение влияния топлива на окружающую среду за счёт его сокращения в использовании на основных видах транспорта.

Ключевые слова: транспорт; топливо; альтернативное топливо; автотранспорт; экология; загрязнения; экологичный транспорт.

THE USE OF ALTERNATIVE FUELS IN FREIGHT TRANSPORT

Dundukov Nikita Dmitrievich, 3rd year student of the Institute of Mechanics and Power

Engineering named after V.P. Goryachkin, Shavyrin Anton Maksimovich, 3rd year student of the Institute of Mechanics and Power

Engineering named after V.P. Goryachkin, Scientific supervisor: Korotkih Yuliya Sergeevna, Candidate of Economic Sciences, Senior Lecturer at the Institute of Mechanics and Power Engineering named after V.P. Goryachkin; Timiryazev Russian State Agrarian University, Moscow, Russia

Abstract: This article discusses the problem of resource scarcity and its solution through the use of alternative energy sources. The authors consider the use of electric power (electric motor) as a substitute for natural fuel in freight transport. The characteristics of the main advantages and disadvantages of using alternative fuels are given, as well as reducing the impact of fuel on the environment due to its reduction in use on the main modes of transport. Keywords: transport; fuel; alternative fuel; motor transport; ecology;pollution; eco-friendly transport.

Для цитирования: Дундуков, Н. Д. Использование альтернативных видов топлива на грузовом транспорте / Н. Д. Дундуков, А. М. Шавырин. - Текст : электронный // Наука без границ. - 2021. - № 7 (59). -С. 27-31. - URL: https://nauka-bez-granic.ru/No-7-59-2021/7-59-2021/

For citation: Dundukov N.D., Shavyrin A.M. The use of alternative fuels in freight transport // Scince without borders, 2021, no. 7 (59), pp. 27-31.

В современном мире использование очень важным. Многими аналитика-альтернативного топлива считается ми прогнозируется повышение цен

на нефть, а впоследствии и на бензин, что затормозит автотранспортную деятельность. Также полезные ископаемые имеют свойство заканчиваться, значит, человечеству придётся искать альтернативные источники видов топлива. Многие страны уже позаботились о решении этого вопроса. Они начинают внедрять альтернативные топлива, в том числе и для дизельных двигателей.

Первые испытания двигателей, работающих на природном газе начались в 1883 г. Изобретатель Этьен Леруар был первым, кто оборудовал машину подобным двигателем. Во время Второй Мировой Войны большое количество грузовиков было оборудовано двигателями, работающими с газогенератором на дровах или угле. Использование этой энергии было приостановлено и заменено топливом до энергетического кризиса 1973 года. Производители автомобилей Volvo стали первыми разработчиками транспортного средства, работающего на природном газе в 1980-е гг., затем Ford и BMW последовали их примеру, предложив в 1994 г. газовые двигатели для новых моделей машин серийного производства [1].

Традиционные виды топлива: продукты нефтепереработки, уголь, газ - относятся к невосполнимым источникам. В настоящее время во многих странах используют альтернативные источники энергии: ветровую, солнечную, гидравлическую, биотопливо и электроэнергию.

Существует ряд технологий и процессов, позволяющих преобразовывать биомассу в тепловую и электроэнергию и топливо для транспорта. Но производство энергии на базе биомассы может быть ограничено поставка-

ми различного сырья, его качеством или недостаточно развитыми технологиями.

Биотопливо - топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.

Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (синтез-газ, биогаз, водород) [2].

54-60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.

По нашему мнению, наиболее экологичным способом для производства биотоплива является производство его из водорослей. В настоящее время рассмотренный вид топлива слабо развит в экономически развитых странах.

Отличительной чертой при производстве биотоплива из водорослей в том, что их разведение может происходить в водоёмах как независимых, так и используемых для нужд сельского или рыболовного хозяйств. Испанские ученые нашли такой вид микроводорослей, которые способны к быстрому размножению при определенном освещении. Если в открытом море на каждый кубометр воды приходится до 300 экземпляров водорослей, то исследователи получили 200 млн экземпляров.

Переработка водорослей в биотопливо может осуществляться как в жидкое, так и в твердое. Изготовление жидкого биотоплива энергетически

затратно, как и изготовление любого другого топлива из нефтепродуктов. Но стоит подчеркнуть тот факт, что в изготовлении экологичного топлива упор должен делаться именно на экологичную сторону вопроса, а не на материальную или технологическую, так как речь идет о дальнейшей жизни и в принципе существовании живых организмов на Земле. При использовании водорослей на паровых мини-электростанциях непосредственно в качестве своеобразного твердого топлива затраты при его получении фактически минимальны, если сравнивать с жидким [3, 4].

Ученые нашли эффективный выход из экономической невыгодности топлива из водорослей. Это так называемое гидротермальное сжижение: мокрую биомассу нагревают до температуры выше 300 °С, сжимают давлением в 200 атмосфер и на выходе получают топливо. Примерно тот же принцип действует в природе, когда под воздействием больших температур и высокого давления в недрах Земли образуется нефть, только в реакторе это происходит быстрее. В результате получается две фракции: жидкое биотопливо и густая масса, которая остаётся в реакторе. Это смеси, состоящие из тысяч индивидуальных компонентов, и для определения их состава наилучшим образом подойдёт масс-спектрометрия (метод исследования, с помощью которого можно определить состав вещества).

В настоящее время разработка жидкого биотоплива носит экспериментальный характер как в России, так и в других странах. Ученые ищут метод сделать такой вид топлива более рентабельным, но пока что главная проблема - короткий срок службы катали-

заторов для биомассы, недостаточная стабильность в процессе переработки сырья, а также сильное загрязнение в процессе извлечения масла.

Еще одним альтернативным источником энергии в настоящее время является электроэнергия, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с природным газом. Главным таким преимуществом является высокая эко-логичность. Использование электроэнергии - это одно из немногих экологичных решений, которое окупается прямым экономическим эффектом в виде сокращения расходов. Главным образом это происходит за счет разницы цен на бензин и газ.

Возрастающий интерес к электродвигателям связан не только с проблемой удешевления эксплуатации автомобилей, но и в основном с тем, что использование электроэнергии уменьшает загрязнение окружающей среды. В электроэнергии нет свинцовых присадок, а выброс таких вредных веществ, как оксиды углерода и углеводороды на 50-90 % ниже. Данные о составе отработанных газов автомобильных двигателей представлены в таблице [4].

Чтобы нагляднее понять достоинства и недостатки перевода грузовых автомобилей с использования природного газа как топлива на электродвигатель, рассмотрим плюсы и минусы обоих видов топлива.

Преимущества природного газа: сокращение расхода быстро истощающихся ресурсов; значительно меньшие выбросы в воздух загрязняющих веществ двигателями, работающими на газе, чем использующими нефтяные топлива; снижение выброса тепличных газов.

Недостатки природного газа: двига-

Таблица

Состав отработанных газов автомобильных двигателей

Компонент Количество отработанных газов двигателей, %

Электроэнергия, мг/л Природное топливо, мг/л

Оксид угаерода(П), СО 0,2 6

Оксиды азота, NO 0,35 0,46

Углеводороды, СхНу 0,04 0,4

Диоксид серы, SO2 0,04 0,007

Сажа, С 0,3 0,05

тель, функционирующий на газу, теряет мощность на 10 %; число заправок ограничено; слишком громоздкие баллоны.

Преимущества электродвигателя: относительно одинаковая скорость вращения при разных уровнях нагрузки; не боятся непродолжительных механических перегрузок; простая конструкция; несложная автоматизация и пуск; высокий КПД [6].

Недостатки электродвигателя: повышается стоимость; сокращается ресурс работы; создаются радиопомехи, акустический шум; искрение под щётками ускоряет износ щёток и пластин коллектора.

Любой двигатель внутреннего сгорания, будь то двигатель, работающий на бензине или природном газе, силь-

но загрязняет атмосферный воздух, окружающую среду, почву и воду. Поэтому легковым и грузовым автомобилям необходимо постепенно уходить от двигателей внутреннего сгорания и двигаться в сторону экологичных видов топлива, например к электродвигателям. Современные литий-ионные аккумуляторы позволяют грузовому автомобилю преодолевать расстояние от 100 до 150 километров на одной зарядке батареи. Это значительно больше, чем средний дневной пробег автомобиля. При этом наиболее важная характеристика служебного транспортного средства - грузоподъемность - не уменьшается благодаря использованию современных электродвигателей и постоянному совершенствованию грузовых шасси.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильин, А. К. Обобщенная характеристика природных газов и водорода как топлива / А. К. Ильин, Е. А. Курганова, Р. А. Ильин. - Текст : непосредственный // ВЕСТНИК АГТУ. - 2006. - №3 (32). - С. 257-260.

2. Муртазина, Э. И. Получение биотоплива из водорослей с использованием нанотех-нологий в университете штата Аризона / Э. И. Муртазина. - Текст : непосредственный // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - Т. 15. Выпуск 18. - С. 212-216.

3. Иванов, С. А. Особенности и направления развития транспортных энергоустановок в АПК / С. А. Иванов, И. О. Степанель, Ю. С. Коротких, Н. Н. Пуляев. - М.: ООО «Автограф», 2020. - 95 с. - Текст : непосредственный.

4. Korotkikh, Yu. S. Diesel-powered vehicles: up-to-date environmental challenges /

Yu. S. Korotkikh, V. G. Ryabchikova. - Текст : непосредственный // В сборнике: Чтения Академика В. Н. Болтинского. семинар : сборник статей, 2020. - С. 209-211.

5. Коротких, Ю. С. Перспективы использования газомоторного топлива в России / Ю. С. Коротких. - Текст : непосредственный // В сборнике: Доклады ТСХА, 2016. -С. 58-63.

6. Пуляев, Н. Н. Обеспечение экономии топливно-энергетических ресурсов и качества топливно-смазочных материалов / Н. Н. Пуляев, Ю. С. Коротких, А. Н. Приваленко. - М.: ООО «Автограф», 2018. - 120 с. - Текст : непосредственный.

REFERENCES

1. Il'in A.K., Kurganova E.A., Il'in R.A. Obobshchennaya harakteristika prirodnyh gazov i vodoroda kak topliva [Generalized characteristics of natural gases and hydrogen as a fuel]. VESTNIK AGTU, 2006, no. 3 (32), pp. 257-260.

2. Murtazina E.I. Poluchenie biotopliva iz vodoroslej s ispol'zovaniem nanotekhnologij v universitete shtata Arizona [Obtaining biofuels from algae using nanotechnology at Arizona State University]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2012, vol. 15, iss. 18, pp. 212-216.

3. Ivanov S.A., Stepanel' I.O., Korotkih Yu.S., Pulyaev N.N. Osobennosti i napravleniya razvitiya transportnyh energoustanovok v APK [Features and directions of development of transport power plants in the agro-industrial complex]. Moscow, OOO «Avtograf», 2020, 95 p.

4. Korotkikh Yu.S., Ryabchikova V.G. Diesel-powered vehicles: up-to-date environmental challenges // V sbornike: Chteniya Akademika V.N. Boltinskogo. seminar : sbornik statej, 2020, pp. 209-211.

5. Korotkih Yu.S. Perspektivy ispol'zovaniya gazomotornogo topliva v Rossii [Prospects for the use of gas engine fuel in Russia]. V sbornike: Doklady TSKHA, 2016, pp. 58-63.

6. Pulyaev N.N., Korotkih Yu.S., Privalenko A.N. Obespechenie ekonomii toplivno-energeticheskih resursov i kachestva toplivno-smazochnyh materialov [Ensuring the economy of fuel and energy resources and the quality of fuel and lubricants]. Moscow, OOO «Avtograf», 2018, 120 p.

Материал поступил в редакцию 19.07.2021 © Дундуков Н.Д., Шавырин А.М., 2021